- Dejavniki, ki vplivajo na hitrost reakcije
- Velikost delcev snovi
- Fizikalno stanje snovi
- Koncentracija reagenta
- Temperatura
- Katalizatorji
- Reference
Hitrost kemične reakcije je hitrost, s katero pride do pretvorbe snovi, imenovanih reaktanti, v druge snovi, ki se imenujejo produkti. Dejavnikov, ki vplivajo na hitrost, je lahko več; narava reagentov, velikost delcev, fizično stanje snovi …
Reaktanti so lahko atomi ali molekule, ki se med seboj trčijo ali trčijo, kar povzroči razpad vezi med njimi. Po prekinitvi se ustvarijo nove vezi in oblikujejo izdelki.
Če v reakciji popolnoma porabimo vsaj enega od reaktantov, ki tvori produkt, naj bi bila reakcija končana in teče samo v eni smeri.
V nekaterih primerih nastali produkti ponovno trčijo in pretrgajo vezi, da se ponovno organizirajo in postanejo reaktanti. Temu rečemo obratna reakcija.
Obe reakciji se pojavita z različnimi hitrostmi, vendar, ko je hitrost naprej reakcije enaka hitrosti povratne reakcije, se vzpostavi kinetično ravnovesje, kar pomeni, da je reakcija v ravnovesju.
Dejavniki, ki vplivajo na hitrost reakcije
Vsaka kemijska reakcija je podvržena vrsti dejavnikov, zaradi katerih hitrost hitro ali počasi mine. Ugotovimo, da se reakcije zgodijo v nekaj sekundah, na primer eksplozije, in druge, ki trajajo malo dlje, na primer oksidacija železne palice, ki je postavljena na prosto.
Ti dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije, so:
Velikost delcev snovi
Znana je tudi kot kontaktna površina. Če imajo snovi veliko kontaktno površino, torej so zelo kompaktne, je reakcija počasnejša kot pri majhni kontaktni površini.
Primer je reakcija Alke seltzer v tableti in Alke seltzer v prahu. Alka seltzer je mešanica acetil salicilne kisline z natrijevim bikarbonatom, kalcijevim fosfatom in citronsko kislino.
Če so snovi atomske vrste, kažejo tudi spreminjanje njihove reaktivnosti zaradi velikosti atoma in števila elektronov na zadnji stopnji.
Zaradi tega natrij (Na) reagira z vodo nasilno v primerjavi s kalcijem (Ca). Podobno se železo (Fe) zlahka oksidira z delovanjem vodne pare v zunanjem zraku v primerjavi s svincem (Pb), katerega reakcija je veliko počasnejša.
Ionske vrste imajo v primerjavi z nevtralnimi vrstami zelo visoko reaktivnost (nizka stopnja reakcije). Tako je Mg + 2 bolj reaktiven kot Mg.
Fizikalno stanje snovi
Na agregacijo reaktantov vpliva tudi hitrost reakcije. V trdnem stanju so delci (atomi) med seboj zelo blizu, zato je mobilnost med njimi zelo majhna, trki pa zelo počasni.
V tekočem stanju imajo delci večjo gibljivost, zaradi česar so reakcije hitrejše v primerjavi s trdnim stanjem.
V plinastem stanju ima reakcija veliko večjo hitrost, zahvaljujoč velikemu ločevanju med delci reagenta.
Če želite povečati reakcijsko hitrost snovi, jo lahko raztopite v vodi tako, da se molekule solubilizirajo in poveča mobilnost med njimi.
Koncentracija reagenta
Koncentracija snovi se nanaša na število delcev (atomov, ionov ali molekul), ki so v danem volumnu.
Če je veliko delcev v kemični reakciji, bo število trkov med njimi zelo veliko, zato bo hitrost reakcije velika.
Višja kot je koncentracija reaktantov, višja bo reakcijska hitrost tvorbe produkta.
Temperatura
V sistemu, ki ga sestavljajo reagenti, so vsi delci, ki jih sestavljajo, v gibanju, bodisi vibrirajo, kot v trdnih snoveh, ali se gibljejo v primeru tekočin in plinov.
V obeh primerih opazimo vibracijsko E oziroma kinetično E. Te energije so neposredno sorazmerne s temperaturo, pri kateri je sistem.
Ko se temperatura sistema poveča, se molekulska gibanja snovi povečujejo.
Trki med njimi postajajo močnejši, dovolj, da povzročijo razpad in nastanek vezi, premagovanje ovire, ki predstavlja aktivacijsko energijo Ea.
Ko se temperatura sistema poveča, se reaktivnost poveča in hitrost reakcije je nižja, torej hitrejša.
Katalizatorji
So kemijske snovi, ki vplivajo na kemično reakcijo bodisi povečajo hitrost reakcije bodisi upočasnijo. Njegova glavna značilnost je, da ne sodeluje v kemični reakciji, kar pomeni, da se na koncu reakcije lahko izolira iz sistema.
Primer je hidrogeniranje nenasičene organske spojine z litijevim aluminijevim hidridom kot katalizatorjem:
CH3-CH = CH-CH3 + H2 CH3 -C2-CH2-CH3
V kemijski enačbi je katalizator postavljen nad puščico, ki kaže smer reakcije.
Pri kemični reakciji se lahko zgodi, da tako katalizator kot reaktanti niso v istem fizičnem stanju, tovrstni sistem je znan kot "heterogen".
Temu pravimo kontaktni katalizatorji. "Homogeni" katalizatorji so tisti, ki imajo enako fizikalno stanje reaktantov in jih imenujemo transportni.
Reference
- Levine, I. Fizikokemija. vol.2. McGraw-Hill 2004
- Capparelli, Alberto Luis Basic fizikalna kemija. E-knjiga.
- Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016) Kinetika kemijskih reakcij. Obnovljeno: zaloamati.azc.uam.mx.
- Anne Marie Helmenstine, dr. Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije. Obnovljeno: thinkco.com.